Pengertian Muatan Listrik, Jenis, Sifat, Rumus dan Contoh Soal Muatan Listrik Lengkap – Muatan listrik adalah sifat atau muatan dasar yang dibawa partikel dasar sehingga menyebabkan partikel dasar tersebut mengalami gaya tarik menarik dan tolak menolak. Muatan listrik suatu partikel dasar dapar berjenis positif dan negatif. Jika dua benda memiliki muatan yang sama akan tolak menolak dan kedua benda akan tarik menarik jika memiliki muatan yang berbeda jenis. Perlu diketahui, partikel dasar dan subatomik seperti elektron dan proton memiliki muatan listrik. Elektron bermuatan negatif dan proton bermuatan positif.
Muatan listrik adalah muatan dasar yang dimiliki suatu benda, yang membuatnya mengalami gaya pada benda lain yang berdekatan dan juga memiliki muatan listrik. Simbol Q sering digunakan untuk menggambarkan muatan. Sistem Satuan Internasional (SI) dari satuan Q adalah coulomb, yang merupakan 6.24 x 1018 muatan dasar.
Jenis Muatan Listrik
Adapun jenis muatan listrik diantaranya yaitu
Muatan Listrik Positif (Proton)
Menurut Benyamin Franklin, Muatan Listrik Positif umumnya bersifat saling tolak menolak dengan suatu benda yang mmuatan, dan dalam hal ini terjadi karena muatan positif itu sejenis sehingga akan beraksi saling tolak menolak.
Muatan Listrik Negatif (Elektron)
Menurut Benyamin Franklin, Muatan Listrik Negatif pada suatu benda dapat dipastikan jika terdapat benda yang memiliki muatan negatif dan saling tolak menolak dengan plastik yang memiliki muatan, maka dapat dipastikan bahwa muatan benda tersebut negatif.
Penjelasan lebih lengkapnya yaitu:
Muatan 1 elektron = -1,6.10-19 coulomb
Muatan 1 proton = +1,6.10-19 coulomb
Muatan listrik suatu benda ditentukan oleh jumlah proton dan elektron yang dikandung benda tersebut.
- Jika suatu benda kelebihan elektron = kekurangan proton (Σ elektron > Σ Proton), maka benda tersebut bermuatan negatif
- Jika suatu benda kekurangan elektron = kelebihan proton (Σ elektron < Σ Proton), maka benda tersebut bermuatan positif
- Jika jumlah elektron = jumlah proton (Σ proton = Σ elektron) maka benda tersebut tidak bermuatan (muatan netral)
Sifat-Sifat Muatan Listrik
Adapun sifat muatan listrik yaitu:
a. Muatan listrik yang sejenis akan saling tolak menolak dan muatan tidak sejenis akan saling tarik menarik.
b. Muatan Listrik merupakan besaran pokok fisika yang diukur dalam satuan coulomb disimbolkan dengan (C). Satu coulomb sama dengan 6.24 x 1018 e (e = muatan proton). Sehingga mautan yang dikandung oleh proton adalah 1,602 x 10-19 coulomb. Elektron memiliki muatan yang sama dengan proton namun berbeda jenis (-)1,602 x 10-19 coulomb.
c. Muatan listrik memiliki hukum kekekalan muatan. Gaya yang ditimbulkan dua muatan memiliki karakter yang sama seperti gaya gravitasi yang ditumbulkan dua buah benda dengan massa tertentu. Gaya antar muatan juga bersifat konservatif dan terpusat.
Rumus Muatan Listrik
Rumus yang berlaku dalam muatan listrik adalah rumus yang dimatematiskan dari hukum coulomb. Hukum coulomb ditemukan oleh Charles Augustin de Coulomb pada akhir abad ke-18. Bunyi Hukum Coulomb yaitu:
“Gaya tarik menarik atau gaya tolak menolak antara dua muatan listrik sebanding dengan muatan-muatannya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak yang memisahkan kedua muatan tersebut.”
Maka secara sistematis dirumuskan dengan:
Keterangan:
F = gaya tarik manarik/tolak menolak (newton)
q = muatan listrik (coulomb)
r = jarak antara kedua muatan
k = konstanta = 1/4πεo = 9 x 109 N.m2/C2
εo = permitivitas listrik dalam ruang hampa/udara = 8,85 x 10-12 C2/Nm2
Apabila medium muatan bukan pada medium vakum atau udara maka besar gaya antaran muatan q1 dan q2 akan lebih kecil
F udara/vakum < F medium
Hal tersebut dikarenakan nilai permisivitas listrik pada medium bukan udara lebih besar. Permisivitas εo diganti dengan ε yaitu
ε = εr εo
Dalam vakum nilai εr adalah 1, sedangkan dalam udara εr adalah 1,0006. Dengan demikian gaya coloumb dalam medium rumusnya yaitu:
Contoh Soal Muatan Listrik
Sebuah benda bermassa 40 gram dan bermuatan q1 = 1 μC digantungkan pada seutas tali ringan dengan massa diabaikan. Tepat di sebelah kiri benda tersebut diletakkan muatan q2 dengan muatan -2 μC yang menyebabkan posisi benda bergeser ke kiri. Jika diketahui k = 9. 109 Nm2/C2 dan G = 10 ms-2, tentukan berapa tegangan yang dialami tali tersebut!
Cara Penyelesaian:
Pertama tentukan terlebih dahulu besar gaya coulomb (gaya tarik menarik muatan) dan untuk mencari tegangan, gunakan aturan phytagoras karena tegangan talinya merupakan resultan dari dua gaya, gaya berat muatan q1 dan gaya coulomb.
Jawab:
Setelah gaya tarik menarik antara kedua muatan listrik ketemu, untuk mencari tegangan tali, cari resultannya dengan gaya berat muatan.
Jadi, besar tegangan tali yang terjadi adalah 0,28 N.
Demikian artikel pembahasan tentang Pengertian Muatan Listrik, Jenis, Sifat, Rumus dan Contoh Soal Muatan Listrik Lengkap , semoga bermanfaat dan jangan lupa ikuti postingan kami berikutnya. Sampai jumpa